[发明专利]一种高温压电振动传感器

说明书

本发明涉及一种高温压电振动传感器，包括：底座；外壳，底座上连接外壳，形成压电振动传感器的密封内腔；固定在底座上的陶瓷棒；依次套放在陶瓷棒上的多片压电晶片、金属块、绝缘片、穿有高温引线的预紧件；两路电极线，放置在压电晶片之间；压电晶片为(XYw/45°)切YGdCOB晶片。(XYw/45°)切YGdCOB晶片的有效压电常数为～5pC/N，室温到1000℃范围，压电常数变化率低于5％，加工平整度误差小于0.02mm，具有特别优异的高温压电性能及温度稳定性，使得压电振动传感器耐高温高达600℃以上。

技术领域

本发明涉及一种高温压电振动传感器，可用于检测高温环境下关键部件的振动状况，用于航空航天、汽车工业、核电能源、石油探测等行业。属于电子材料与器件技术领域。

背景技术

晶体受挤压或拉伸时两端会产生不同的电荷，这种效应被称为压电效应。能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。利用晶体的正压电效应可以研制成各类压电传感元器件，探测各类非电物理量，例如形变、位移、压力、压强、振动、加速度等。随着科学技术的发展特别是航空航天、核电能源和汽车工业等的发展，人们对传感器的要求越来越高。其中最为关键的是传感器的性能及工作温度范围问题。

中国专利文献CN1618021A公开了一种压电加速传感器，包括一个加速检测单元，它具有固定在振动膜一个表面上的重物，以及另一个表面上的压电元件，通过将压电元件的背面在此粘合而固定该压电元件；以及分别形成在压电元件的各表面上的表面电极和背面电极，其中用于在振动膜和表面电极之间维持均匀距离的一个支持图形成在压电元件的背面上，以抑制压电元件和振动膜连接时的粘合不均匀，并消除每个轴的检测敏感性的变化。本专利压电加速度传感器有可能抑制压电元件与振动磨连接时的粘合不均匀性，统一加速检测单元每个部分的浮动电容的发生，所以抑制检测敏感性的变化。它有效的增加了传感器的稳定性，但是它传感核心元件是压电陶瓷，它的热学性能不好，一般工作温度在250℃以下，严重限制了它的应用范围。

中国专利文献CN1646887A公开的压电振动传感器载体是塑料材料的带，被保持在相同的支撑部分，框架中可以安装多个传感器单元构成具有传感器矩阵的薄片，专利指出可以用在对患者进行的计算计辅助听诊中，或用于感应振动已生成机器和机构部分的振动分析，但是，该发明仅仅停留在常用的环境中，不能用于高温环境，例如，核能，发动机，航空航天的尖端领域。

中国专利文献CN103080707A公开的振动传感器，压电振动传感器和信号处理基板并排布置在大致垂直于振动传感器的振动方向的平面上，该发明也能抑制横轴灵敏度与主轴灵敏度比率的串扰的影响，但是，由于很多材料只能在常温下使用，因此，同样不适用于高温苛刻环境。

在高温压电传感器件方面，中国专利文献CN1763548A公开了一种可承受480℃高温的差分压电加速度计，但是，它的稳定性没有根本上解决，并且结构复杂在持久剧烈振动情况下很难保证器件能够正常工作；存在这样那样的致命问题，特别是，振动传感器的稳定性、安全性、可靠性、灵敏性都存在问题。

中国专利文献CN105277617A公开的振动传感器包括动力源、激振器腔体，激振器缸体，激振钢锤，振动传感腔体，PVDF压电传感器薄膜和控制电路。由于涉及激振动力源为卫星集镇马达或电磁铁限制了传感器是用的持久性，又由于使用PVDF压电薄膜作为感应中心，该材料长期使用温度为-40～150℃，因此也不能用于苛刻环境的持久运行。

综上所述，目前报道的高温压电振动传感器，由于灵敏元件和器件组装的不足，在高温600℃及以上时会发生松动或者严重的疲劳现象，引起器件的失效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有低介电损耗、高温度稳定性的压电振动传感器件，该器件能够在600℃以上环境正常工作。

术语解释